今日之科学政策和教育问题，需要用对一个强大的、丰饶的未来的远见卓识和大无畏的精神加以解决。

去年，美国国家科学基金会（NSF）为了纪念它创建40周年举办了一个庆祝它所取得的成就，展望基金会以及美国的整个科学和技术的下一个40年的特别专题讨论会。国家科学基金会给人们留下了深刻的印象。它们包括在以下几方面发挥的重要作用：造就一代又一代的科学家和工程师；支持在诸多领域内进行的领先的科学研究，包括诸如高温超导性这样一些国家科学基金会为其发起做了大量工作的领域；监控全国的科学和工程技术事业的脉搏。

它的未来更难以预测。然而，有一件事我们是可以相信的：未来世界在技术上以及政治上和社会上的变化步调将与当今世界大不相同。交给我的于1990年5月11日在华盛顿举行的这次讨论会上的任务是，放眼今后的40年，预测可能会发生什么样的变化。本文主要是根据那次讲话写成的。

对未来我们至少可能勾画出两种前景——乐观的和悲观的：

人口 我们要么将把世界人口稳定在一个使人们能改善他们的生活水准的水平上；或者我们将使人口膨胀到超越地球承受能力的极限，给大家造成破坏性的后果。

疾病 将在治疗病毒所致的，遗传性的和慢性的疾病方面取得进展，它可以同40多年前征服传染性疾病产生的影响相媲美；或者我们将面临艾滋病和其他疾病的流行。

教育 我们将实现布什总统提出的在本世纪末在科学和数学方面领先的目标：或者我们将仍旧处在或者接近处在国际竞争中的失败者地位，在这样的情况下，我们的社会将会发现难以同世界上教育程度和技术水平更高的国家的成就相匹敌。

环境 我们将学会有效地处理和如何减轻环境变化造成的影响；或者我们将遭受生物学上的变异、全球气候变暖和日益严重的有毒污染造成的损害

城市环境 我们将看到作为商业和社会生活的中心的城市的新生；或者我们将会看到持续的衰退：高失业率、日益增长的对福利计划的依赖和诸如吸毒、酿酒和各种犯罪现象的愈来愈严重的社会问题。

国际关系 我们将朝着更大的个人的、经济上的自由和真正的全球共同体前进；或者我们将面临民族主义、分裂主义和高压政策的强烈反响。

哪一种前景将会实现，这将在不小的程度上受国家科学基金会和由它帮助培育的科学和技术事业的影响。依次，国家科学基金会和整个科学技术事业的健康发展又将受到我们在解决我所列举的那些问题上的能力的增强或削弱的影响。

那么，在今后的年代中什么是基金会分配它的资金和管理它的科研计划的基本选择呢？我意识到，有四个“宏观问题”，其中的每一个都涉及到管理方面的问题，它们的答案将深刻地影响今后40年中国家科学基金会、科学和技术以及国家和国际生活的状况。

我们是否能够维持我们国家的科学和技术势力？

这部分地是一个资金问题，不仅仅指的是总投资，而且也指用于科技方面的费用在整个国民生产总值中所占的百分比，和民用研究和发展同与国防有关的工作之间的分配。我们对这一问题的回答是，我们的全球经济竞争力的核心问题是我们个人的福利，而实际上是我们国家的安全。

好的消息是，美国花费在研究和发展上的资金要比以下4个国家加起来还要多：日本、原来的西德、法国和英国。联邦政府对基础研究和对整个科学研究和发展的支持在继续增长，尽管增长速度要比过去慢一些，而对与国防有关的研究和发展的支持的增长速度已有所下降，过去在这方面已花费了不少的钱财。

但这些相当令人鼓舞的数字却掩盖了更令人不安的趋势：在近20年中，日本和德国用于民用研究和发展上的资金在整个国民生产总值中所占的百分比要比美国高，而且自1931年以来它们向民用研究和发展的投资在国民生产总值中所占百分比的增长速率也要高于美国在这方面的投资增长速率。尤其令人困扰的是，大公司为研究和发展提供基金的增长速度已在下降，尽管美国作为世界上高技术商品最大的供应国的地位尚能勉强维持为最佳者。虽然美国的发明家们为他们的发明取得专利权的比率要比过去高一些，但外国人获得美国专利的速率更要快得多。

作为一个国家，我们应该为确保我们未来的势力做些什么呢？当我们走向2030年时，什么东西能保持美国的科学技术的活力呢？

首先，国家必须保证使它对研究和发展的资助，尤其是对民用研究和发展的资助至少保持在与我们的国际竞争对手所花的资金类似的水平。有这样一种说法：绝非金钱萌发某种主意，而是主意引来金钱、一般说来，这一古老的格言仍继续有效，尽管今天的主意要比政府或大公司的企业为实现这些主意能提供资金的要多得多。实际上，除非我们能够提供至少可以与我们的竞争对手相匹敌的资金，否则我们就绝不可能将我们的主意以可以同我们的竞争对手相比较的速度转化成可在市场上出售的产品和加工方法。

其次，我们必须对承担着大约全国的总的研究和发展工作的3/4（1989年约为950亿美元）的工业部门加以鼓励（大学和联邦实验室只各占10%，其他的实体占5%），以使它们能继续承担它们的义务。我们必须找到使小型企业能对研究和发展投入资金的途径。在那些值得予以支持的倡议中，包括：延长研究和发展的税收信贷；放松有时会妨碍大公司的研究和发展的努力的限制性法规：鼓励更多的在特定的领域内的工业财团分享与所谓的通用的、于商业性研究有关的信息和资金。

第三，我们必须确保我们国家的主要的研究大学的生命力，尤其是那些经费上拮据的独立进行科学研究工作的大学。

高的间接成本率正在给事业造成惨重的损失。当我们从总的研究费用的角度来看：一看领先的10所研究大学的名单，其中只有3所（斯坦福大学，第一；康奈尔大学，第二；麻省理工学院，第四）是私立大学。我担心，作为一个国家除非我们就科学研究的间接成本问题和必须使研究设备现代化的问题达成协议，那么到2030年时在领先的20所大学中实际上将不会再有私立大学保留下来。如若那样的情况真的发生，给国家带来的损失将难以估量，这不单是从研究结果方面看，而且也从我们未来的事业势力和我们的民主文化方面看。因为正是私立大学按其传统特别关心有天才的大学生的培养，最支持文科，对发明和试验最开放，而且特别致力于扩大整个国家具有很高的学位的学者，科学家和教授的储备。如果要想使私立研究大学在下一个40年中还能生存下去的话，我们就必须不仅同联邦政府而且同我们的大公司的赞助者和我们自己的院、系的成员们一道携起手来去解决这些问题。

我们是否能够而且应该制订一种国家的科学和技术政策？

对多渠道的资金来源肯定可以讲许多的话。包括费用在内的一项国家的科学政策，如果眼光狭窄的话，就有可能只把资金投入某些有前途的领域，而完全忽视了其他一些不那么需要优先考虑的领域。例如，高温超导性曾一度被排除在主流的领域之外，如果某些目标明确的基础科学研究课题只靠执行联邦计划的官员和公司负责研究工作的经理的支持的话，那么在超导性研究领域最近取得的进展是绝不可能取得的。

然而用在科学和技术上的费用已变得如此之巨大，以致必须有某种更有效的体制来确定它们的优先发展地位。当我们还处在有限的可以自由支配的资金的情况下，对选择我们的投资方向还需要某种合理的依据。但是，即使在良好的情况下我们也该问问自己，应该把多少的资金用于基础研究，多少钱用于应用方面的工作？政府的资金应以多大的比重用于民用的研究和发展，多大的比重用于军事计划？多少钱应该用于特定学科的研究，而尤其是当我们处在一个除了更传统的分析方法而外还涉及综合性问题的时代，又应该花多少钱用来对付我们所面临的许多全球性的挑战？多少钱应该根据科学本身的价值来分配使用，多少钱又应该根据其他的标准如像在一定的领域内或为一定的研究小组建立强有力的研究机构这样的标准来投入使用？根据科学本身的价值之外的标准给科学和技术以资助、这一点近年来得到了更多的强调，而按我个人的看法，这是一种错误的导向。

我们还必须回答另外一些与未来有牵连的当前的问题。应该花多少钱来资助耗资数十亿美元的项目：如像超导体超级对撞机和空间站灵活性的研究了在这两种情况下，去年10月国会作出决定：这些项目在1991年的进度要比它们的提倡者们所期望的要慢。

实际关心的问题的一个更深层次的领域是，对“小科学”（“small science”）和由研究人员倡议的研究项目支持的程度，特别是有关目前参与申请资助的竞争的项目建议的数目和规模。

对这种状况作出反应的101次国会授权，由国家卫生研究所找出一种方法，在它的83亿美元的预算之外再颁发6000项新的补助金，目的在于在4年内达到一种为数24，000项补助金的稳定的储备。这些补助金的平均使用期限为4年。许多研究人员担心，由于国立卫生研究所的预算有限，因此，国会的授权可能会迫使它去资助那些在总开销低的研究机构内进行的花钱少的研究项目。

在101次国会会期的最后一天决定下来的国家科学基金会1991年的预算，拨给这个机构的经费为17亿美元，比1990年增加了6.3%，国家科学基金会的年度费用，现计划要到1094财政年度才会倍增至32亿美元，而不是1992财政年度的原定日期。但是，美国大学协会的一项研究结果表明，如果对个别的研究人员进行的主要研究计划的资助继续仍以过去3年的较低的速度增加的话，对他们的支持倍增的目标不到2020年以后是不能实现的。

我们能否培养出能胜任2 D30年时的责任和挑战的研究队伍？

布什总统于1993年在联邦政府的演说中宣布：“到2000年，美国的大学生将在全世界的科学和数学的成就中名列前茅。”用这一声明，他以同当年约翰 · F · 肯尼迪发出的“到60年代末将人送往月球去”的指令一样的口气，给国家提出了一项要比肯尼迪提出的更难实现得多的艰巨任务。尽管近8年来对在“拯救一个处于危机的国家”的口号推动下发'生的变化大肆加以宣传，但实际上学校改革的努力取得的成绩是令人失望的。在对科学和数学的成就的国际评价中，美国夫学生仍处在或接近处在末位。几乎有1/4的美国年青人（每年几乎有100万人）在取得高校学位之前就辍学了。与此不同的是，日本要求完成高校学业的学生比率在90%以上。

同样令人痛心的是在从科学与工程技术的初等学校到研究生院的道路上我们失去人才的程度。须知，就今天的就业机会而言，科学与工程技术还是增长最快的领域。道路总是愈走愈窄，愈来愈少的学生能够从中学开始到继续上大学攻读科学和数学。在1980年对自然科学和工程技术有兴趣的340，000名进大学的新生中，只有206，000人（占60%）在4年之后在这些领域内取得学位。只有61，000人（占原来的总人数的18%）进而在这些领域内攻读研究生学位，只有10，000个可怜的“幸存者”（占原来的总人数的3%）可望到1992年获得哲学博士学位。如果目前的趋势继续下去，到21世纪的前10年全国就会面临累计缺少70，000名在技术上训练有素的人才，其中包括400，000名理学士。而哲学博士一级的人才短缺每年可能会达到9，600名。

这样大程度的人才短缺，会成为一个残缺不全的国家的发展障碍。即使我们仍拥有能构思出在科学与工程学上最具有创造性的研究设想的天才，我们也不可能有足够多的训练有素的“步兵”在他们日复一曰地进行科学技术工作的时候将这些好的想法变成生产实践。

提出了许多有价值的想法，用来改善科学和数学教育。它们包括修订由幼儿园到12年级的全部课程，以便强调概念而不是事实，强调方法而不是记忆，并给予能同科学和数学实际上遵循的方法相匹配的指导。它们还包括建立更加专业化的高等学校，如像北卡罗来纳科学与数学学院和布朗克斯科学学院，以便为那些对科学和数学表现出有可靠的态度和兴趣的学生提供进一步深造的机会。它们也包括为少数年青人提供特别的资助计划，以使他们能上大学，并考虑以科学和工程学为自己的职业。

其次，学院和大学应该坚持在初等和中等教育计划中有培养前途的教师必须念完严格的高等学校水平的数学和科学课程，而且还要求在这些课程念完后发给证明书。目前，美国全国200，000名中学数学教师中只有不到一半，而全国的小学数学教师中不到10%的人达到了他们在自己的学科领域内任教的职业标准。与此相似，许多科学学科方面的教师也配备不当。我们尤其不能容忍从那些在中学里只念了两、三门课程之后就不再学习数学的人中抽出3/4的人担任小学教师。这样的教师也往往会传播这样一种印象，即科学和数学是设置来“淘汰”除少数有天才的学生外的所有学生的枯燥而难学的学科。

第三，学院和大学必须更新他们对在校大学生的教学的许诺，包括科学和数学入门课程的教学，而且他们还应该对那些出色履行了这方面的职责的教师给予鼓励和褒奖。现在，是该投入雄厚的师资力量和财力以改善大学的入门课程的教学的时候了。

第四，与联邦政府、工业和其他方面结成伙伴关系的学院和大学必须鼓励更多的在科学、数学和工程学方面最优秀的学生继续深造。去年，大学奖励了比过去任何时候都更多的博士研究生，然而在增加的受奖者中的大多数人都是外国大学生。在科学和工程学领域内更是如此。在1989年争取攻读工程学博士研究生的大学生中，非美国国籍的公民占所有已知国籍的被接受者的总数的55%。在我自己所在的学校中，外国大学生占整个攻读工程学的大学毕业生总数的41%，而四年前还只占34%。

但是，问题并不在于外国大学生太多，因为他们在念完哲学博士学位后大约有一半的人仍会留在美国，而且主要是为国家的科学和工程技术基础作贡献。问题倒在于，在较高级的学位计划中美国的大学生太少，例如，在大学学习期间主攻数学专业的美国大学生中只有3%的人继续攻读数学哲学博士学位。为了改善这种状况，必须有比改进研究生教育更多的措施，尽管这一点也是重要的。还要采用奖学金和助学金的办法来资助攻读学士学位以上的学位，而且要用在工业部门比科研部门更容易得到的现代化设备来提高科学研究设备的品位。

第五，我们必须正视这样的事实，即无论我们在培养科学、工程学或任何其他领域内的大学生方面做得多好，用一种终极学位的特有字眼，不管是高等学校的文凭或是哲学博士学位来谈论问题都不再是现实的。现在，在电气工程方面，信息的半寿期（half-life）为2年；而在许多其他的技术领域中不到5年。其结果，我们必须为大学和工作场所构想出更好的计划，以充实和提高工作人员在他们的整个一生中的职业技能，我们也需要对个人更好的办法，以便将继续教育同他们的其他责任——工作、家庭和社会联系起来。

我们的学校是否有可能利用他们的科学基础去帮助“非 - 科学”的社会问题的解决？

当我们展望下一个40年时，很清楚的一点是，虽然科学和技术很重要，但靠它们本身并不能解决我们所面临的问题。各式各样的问题，诸如人口平衡、疾病控制和环境保护都具有意义深远的社会的和科学的范畴。它们不仅需要关于原因和效果、行动和反应的技术知识，而且需要对如何使这些知识能最有效的应用的理解和尝试。我们的学校能否在发展一种有助于这样的非－科学的社会问题的解决的模式方面发挥更大的作用呢？

此外，在我看来，在下一个40年中科学和技术面临的最复杂而艰巨的任务是实现一种新的综合，以使根本不相同的领域中的分析和演绎工作的结果能够以新的和更有用的方式得到应用。这一复杂而艰巨的任务远远超出了使生物学家同物理学家或化学家、工程师相结合的范畴，尽管这种类型的结合是重要的，而且已在一个不大的范围内出现。

这一任务涉及把各种不同的科学学科同更广泛的理性思维王国和人类经验通过既考虑物也考虑人的方式结合起来。正如约翰 · 赫西（John Hersey）写过的那样：

在物理学和工程学中，定律有支配的力量，每一个作用都伴随着一个大小相等而方向相反的反作用。这一点是确定无疑的，而且可以期待这种现象的发生。而在另一方面，文字却像枝叶繁茂的忍冬属植物的杂乱无章的组合一样。在文学创作中，并没有定律可循，有的只是惯例，她们的最大的妙处在于她们的易于驾驭的脆弱性。在这方面，我们不能期待会有什么样的事情发生。什么东西都不能加以证明。这两者是对立的，但它们彼此之间又非常之需要。

在今后的年月中要解决的难题是将感觉和认识这两个世界通过解决面临的复杂的社会问题联系起来，在这方面，我吃不准再创办一些拨赠土地的大学的时机是否已经到来。这类大学在很久以前就通过它们的合作外延计划，发现了如何将大学的研究成果应用于为人类的需要服务和如何致力于解决我们时代亟待解决的问题。

当我在这里滔滔不绝地发表演说的时候，我看到了拨赠土地的模式在扩展的可能性，这不仅仅是为了满足在我们国家里的广泛的人类需要，而且也是为了致力于解决在全球范围内由预防疾病到农业生产率乃至环境保护等问题。只有少数真正具有全球范围意义的拨赠土地的大学能够同国外的姊妹学校发展伙伴关系和合作协定，以培训师资和学生，并把注意力放在共同关心的重大问题上。在这方面，来自大学的研究成果可能形成生产力应用于满足人类的需要。康奈尔大学参与了对中国的营养同疾病之间的关系的迄今最全面的研究，这项研究工作将来自三个洲的研究人员带到一起共同研究这一带有普遍性的问题，从而为组织这样的全球性的合作提供了一种模式。

同国家科学基金会原来成立时的批准书中得到的指令相一致的全部要点在于：“促进科学进步；增进国家的健康、繁荣和福利；确保国防；以及为了其他的目的。”这也同万尼瓦尔 · 布什（Vannevar Bush）在《科学：永无止境的前沿》—书中所概括论述的对科学的观点相一致。正是这本书为基金会的创立打下了基础。这本论据虽然不够充分然而却充满了新思想的书直到今天还经得起细读。在他的摘要一节中，布什写道：“无论是在和平或战争的情况下，科学只有作为一支队伍的一员才能发挥其作用。但是，作为现代世界中一个国家，如果没有科学的进步，即使在其他方面取得了再大的成就也不可能确保我们的健康、繁荣和安全。”

这些话在今天看起来同万尼瓦尔 · 布什在1945年7月向杜鲁门总统提交他的报告时一样有道理。没有一流的科学和技术，美国就不想指望能到世界市场中去竞争或者确保本国人民的健康和幸福。然而我们如何发挥科学和技术的作用，将取决于科学和技术范围以内和以外的协同努力，同样也取决于本国和外国政府的素质。

以上的观点也同福兰克林 · 罗斯福的观点相吻合。他本来是要求万尼瓦尔 · 布什研究在战后的年代中联邦在科学和技术方面的作用问题，而这样做的结果却为国家科学基金会奠定了基础。在他给布什的信中，罗斯福写道：“智力的新领域就展现在我们的面前，如果能用我们打这场战争所具有的同样的见识、勇气和魄力去对它们进行开拓，我们就能够创造出一种更充分的、收入更高的就业机会和更充实的、更富裕的生活。”

我们更进而希望这样一种更充分的，收入更高的就业机会和更充实的、更富裕的生活不仅是为了我们自己的人民，而且也是为了我们作为其中的一个组成部分的世界共同体的全体人民。这种希望能否实现将取决于我们能为不断的开拓和扩展智力的新领域带来什么样的“见解、勇气和魄力。”这仍旧是我们面临的最首要的挑战，而且必须是我们的最终目标。

[Physics Today，1991年5月］

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本文作者系美国康奈尔大学第九任校长，美国科学院成员——译注。